激光快速成形激光、粉末与熔池交互数值模拟
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激光熔覆技术研究现状及其发展一、本文概述激光熔覆技术,作为一种先进的表面处理技术,近年来在材料科学、机械制造、航空航天等领域引起了广泛关注。
本文旨在全面综述激光熔覆技术的研究现状及其发展趋势,以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考。
文章首先将对激光熔覆技术的基本原理、特点及其应用领域进行简要介绍,然后重点分析当前激光熔覆技术的研究热点和难点,包括材料选择、工艺优化、性能评估等方面。
在此基础上,文章将探讨激光熔覆技术的发展趋势和未来展望,包括新材料、新工艺、新技术的应用以及环境友好型、智能化、高效化的发展趋势。
通过本文的综述,读者可以对激光熔覆技术的最新研究成果和发展动态有一个全面而深入的了解,为相关领域的研究和实践提供有益的借鉴和指导。
二、激光熔覆技术的研究现状激光熔覆技术自问世以来,就凭借其独特的优势在材料科学与工程领域引起了广泛的关注和研究。
该技术以其高精度、高能量密度和快速加热冷却过程等特点,使得在材料表面实现高质量、高性能的熔覆层成为可能。
随着科技的不断发展,激光熔覆技术的研究现状呈现出以下几个主要特点。
在材料选择方面,激光熔覆技术已经不仅仅局限于金属材料的熔覆。
近年来,陶瓷、高分子材料甚至复合材料的激光熔覆也开始得到研究,这极大地扩展了激光熔覆技术的应用范围。
同时,对于金属材料的熔覆,也逐步实现了多元化,涵盖了铁基、镍基、钴基等多种合金材料。
在熔覆过程控制方面,研究者们通过引入数值模拟、智能控制等技术手段,实现了对激光熔覆过程更为精准的控制。
这包括对激光功率、扫描速度、送粉速度等关键参数的优化,以及对熔池温度、形貌的实时监控和调控。
这些技术的发展,使得激光熔覆的质量稳定性和重复性得到了显著提升。
再次,在熔覆层性能提升方面,研究者们通过设计合理的熔覆层结构和成分,实现了对熔覆层硬度、耐磨性、耐腐蚀性等多种性能的提升。
同时,还通过引入纳米颗粒、增强相等手段,进一步优化了熔覆层的显微组织和性能。
第15卷第6期精密成形工程袁美霞,柳校可,华明(北京建筑大学机电与车辆工程学院,北京 100044)摘要:选区激光熔化技术(SLM)被认为是极有前途的增材制造技术之一,但不可逆的溅射行为严重限制了SLM技术的应用。
从粉末熔池演变、加工工艺优化和飞溅颗粒动态特征监测等方面,总结了SLM过程中飞溅行为的研究现状,分析了飞溅行为的产生机制,探讨了激光–粉末–熔池相互作用下的熔池演变情况,表明金属蒸气、Marangoni效应和伯努利效应是诱发飞溅的主要因素;讨论了加工工艺与飞溅行为的相互关系,表明通过优化工艺参数和改善打印环境以抑制飞溅是行之有效的方法;阐述了飞溅诱导缺陷的机理,并讨论了SLM过程的监测方法,表明单一信号的局限性会导致监测结果失准,多信号融合监测是提升精准性的重要方法之一。
最后,针对飞溅行为存在的关键科学问题和技术难题,展望了SLM加工中飞溅行为的研究方向。
关键词:SLM技术;增材制造;飞溅机制;内部缺陷;飞溅监测DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2023.06.020中图分类号:TF121 文献标识码:A 文章编号:1674-6457(2023)06-0163-11Research Progress of Splashing Behavior in Selective Laser MeltingYUAN Mei-xia, LIU Xiao-ke, HUA Ming(School of Mechanical-electronic and Vehicle Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044, China)ABSTRACT: Selective Laser Melting (SLM) is considered one of the most promising additive manufacturing (AM) technolo-gies, but the irreversible sputtering behavior severely limits the application of SLM. The work summarized the research status of splashing behavior in SLM from the aspects of powder melt pool evolution, processing process optimization, and dynamic monitoring of splashed particles. The mechanism of splashing behavior was analyzed, and the evolution of melt pool under the interaction of the laser powder molten pool was explored. It showed that metal vapor, Marangoni effect, and Bernoulli effect were the main factors inducing splashing. The interaction between processing technology and splashing behavior was discussed, indicating that optimizing process parameters and improving the printing environment were effective methods to suppress splashing. The mechanism of splash-induced defects was elaborated, and the monitoring methods of SLM process were dis-cussed. It showed that the limitations of a single signal could lead to inaccurate detection results. Multi signal fusion monitoring was an important method to improve accuracy. Finally, in response to the key scientific and technical challenges in studying收稿日期:2023–03–07Received:2023-03-07基金项目:国家重点研发项目(2022YFC2406004);北京建筑大学研究生创新项目(PG2022134)Fund:National Key Research and Development Projects(2022YFC2406004); Beijing University of Architecture Graduate In-novation Project(PG2022134)作者简介:袁美霞(1979—),女,博士,副教授,主要研究方向为增材制造。
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